粉煤灰在建筑工程上的应用

2023-02-17

由于我国煤炭开采量大, 矸石和煤泥等工业固体废物的大量堆放形成无数座矸石山, 不仅占用大量土地, 而且还污染环境, 给煤矿企业带来了沉重的经济和环境负担。我国是粉煤灰排放大国, 近20年来, 粉煤灰堆放占地、污染的问题越来越严重, 严重阻碍国民经济健康持续发展。政府引起重视, 所以, 如何解决粉煤灰的问题成为头等大事。近年来。粉煤灰及其它工业废料的资源化已成为我国可持续发展战略决策的重要内容。

1 粉煤灰的成份及主要性能

粉煤灰是煤粉燃烧后, 由烟气带出的粉状残留物, 是具有潜在活性的火山灰质粉末材料, 其化学成份主要是Si O2、AI2O3、和Fe2O3, 高钙灰则含有较多的Ca O。从矿物组成看主要是硅、铝氧化物的玻璃体和部分石英、莫来石、赤铁矿等结晶矿物。它们具有高温下的烧结性能, 具有与Ca O等碱性矿物在高温下反应生成能水化硬化的矿物的性能, 具有与Ca O等碱性物质在水中生成胶凝物质的性能, 因此, 它是用作建材的良好原料。煤渣 (炉渣) 及粉煤灰等工业废料, 由于其中Si、AI、Ca的总含量一般与水泥相近, 且具有较高的化学活性, 其粒型、颗粒级配、堆积密度、筒压强度及强度标号、吸水率等性能符合GBl46-90标准规定, 即可用以取代部分水泥, 或制成粉煤灰-生石灰或粉煤灰-石膏复合粉体取代部分水泥制备粉煤灰混凝土。粉煤灰通常分为低钙灰 (Ca O≤l0%) 和高钙灰 (Ca O>10%) 两类, 高钙灰的颗粒表面一般不规则, 低钙灰常为多孔颗粒或圆形表面光滑的球状颗粒。但大量研究表明, 粉煤灰的活性不仅低于成分相近的火山灰, 而且更低于矿渣的水化活性, 这主要由于粉煤灰中硅铝玻璃相的化学活性低所致。粉煤灰的颗粒分布显著影响煤灰水泥的强度。通过机械活化作用, 可有效提高粉煤灰的水化能力, 但是其早期

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强度不如后期强度提高的多。

2 煤灰在建筑工程中的应用:粉煤灰砖的生产

随着平顶山恒通源利用引进的德国设备, 尝试生产粉煤灰砖, 取得了成功。这样, 粉煤灰又多了一个循环利用的出路:生产粉煤灰砖。粉煤灰砖的主要原材料是粉煤灰、石灰、石膏、电石渣、电石泥等工业废弃固态物。这个砖应该说是中国的特产, 世界上没有哪一个国家向中国这样能把粉煤灰制砖的技术、设备、相关行业、上下游产业有效的整合在一起, 应该说, 粉煤灰砖是环保利废的好产品。

粉煤灰砖的简介:蒸制粉煤灰砖, 以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为主要原料, 也可掺入适量的石膏, 并加入一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料, 经过加工、搅拌、消化、轮碾、压制成型, 常压或高压蒸汽养护后而形成的一种墙体材料;烧结粉煤灰砖, 以粉煤灰、粘土及其他工业废料为原料, 经原料加工、搅拌、成型、干燥、培烧制成砖;蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖, 以粉煤灰为主要原料, 加入一定量的石灰和泡沫剂, 经过配料、搅拌、烧注成型和蒸压而成的一种新型保温砖;粉煤灰硅酸盐砌块, 以粉煤灰、石灰、石膏为胶凝材料, 煤渣、高炉矿渣等为骨料, 加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的砌块;粉煤灰陶粒, 以粉煤灰为主要原料, 掺入少量粘结剂和固体燃料, 经混合、成球、高温培烧而制的一种人造轻质骨料;粉煤灰轻质耐热保温砖, 是用粉煤灰、烧石、软质土及木屑进行配料而成, 具有保温效率高, 耐火度高, 热导率小, 能减轻炉墙厚度, 缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本。

3 粉煤灰添加剂对混凝土性能的影响

粉煤灰在混凝土中的利用, 主要是利用它的三种效应: (1) 火山灰活性效应, 即水泥水化产生的Ca (OH) 2将激发粉煤灰的活性, 使之反应生成以C-S-H凝胶为主的胶凝物质; (2) 形态效应, 即由粉煤灰的形貌所决定的, 当其微珠含量较高时 (>50%) , 可减少混凝土的用水量, 改善混凝土的工作性质; (3) 微集粒效应, 即细颗粒 (45um) 的粉煤灰可填充混凝土中的细小孔隙;与Ca (OH) 2反应所生成的凝胶也可填充微小孔隙, 均使混凝土更加致密。如果把这三种效应都充分利用好, 即可配制多种性能要求和高性能的混凝土。

由于粉煤灰的化学组成及其高活性, 决定了水泥料浆具有较高的反应活性, 从而进一步提高了水泥混凝土的强度等机械、力学性能, 而粉煤灰对水泥混凝土的渗透性、早期于缩性、泵送流动性等性能也有很大时影响。研究表明, 在矿渣或粉煤灰代替30%水泥中, 水胶比在0.30、0.33及0.39的情况下, 粉煤灰混凝土30d龄期时渗透率可降至50.7%, 70d可降至22.3%。为获得较低的渗透性, 采甩较低的水胶比时, 纯水泥混凝土采用降低用水量的办法有利, 而粉煤灰混凝土利用提高总胶凝材料用量的办法更加优越, 当混凝土掺入细度大、需水量较小的粉煤灰, 能够减少粉煤灰的干缩变形。缩短混凝士的干缩时间, 改性粉煤混凝土还能改善其可泵送性、提高混凝土强度。通过大量试验证明, 粉煤灰可增强和提高混凝土各项耐久性性能, 只要技术路线得当, 可以代替部分或大部分水泥来生产各种强度等级的混凝土产品, 可应用于个种建筑领域。